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引用格式:卫倩, 高原源, 李爱学. 油菜素内酯原位检测电化学免疫传感器[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(1): 76-88.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202311001
Citation：WEI Qian, GAO Yuanyuan, LI Aixue. Electrochemical Immunosensor for in Situ Detection of Brassinolide[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(1): 76-88.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202311001
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卫油菜素内酯原位检测电化学免疫传感器
卫倩1，2， 高原源1， 李爱学1，2*
（1.江苏大学 农业工程学院，江苏镇江212000，中国；2.北京市农林科学院智能装备技术研究中心，北京 100097，中国）
摘要：
［目的/意义］植物激素的调控对于作物生长至关重要。油菜素内酯作为一种重要的植物内源激素，在作物的生长发育、产量提高以及抗逆性增强等方面扮演着举足轻重的角色。传统的油菜素内酯检测方法不仅繁琐耗时，而且难以实现原位、快速检测。为了突破这一技术瓶颈，本研究提出了一种利用丝网印刷（Screen-printed electrode, SPE）电极构建的电化学免疫传感器，旨在实现对油菜素内酯的快速、准确检测。［方法］首先利用电化学工作站电沉积金纳米颗粒（AuNPs）将其固定在SPE电极表面，然后在电极上滴加氯化铜纳米线（CuCl2 NWs），氯化铜纳米线不仅可以提高电极的导电性，其中Cu2+还可以作为传感器的氧化还原探针。最后选择Mxene和聚多巴胺纳米复合材料（Mxene@PDA）作为SPE电极的修饰材料，因为Mxene具有表面积大和导电性好的优点，可以进一步放大Cu2+的信号。但Mxene在空气中很容易被氧化而不稳定。聚多巴胺（Polydopamine, PDA）含有大量的邻苯二酚和氨基等基团，通过多巴胺自聚合后包覆在Mxene的表面，切断氧渗透的路径，使Mxene难以被氧化。Mxene@PDA还可以作为偶联剂在电极表面固定更多的抗体，提高整体的生物相容性。
［结果和讨论］传感器具有较宽的线性检测范围：0.1 pg/ml~1 mg/ml，检出限低至0.015 pg/ml （S/N=3）。此外，通过SPE电极对小麦内源的油菜素内酯含量进行离体检测和后续的加标实验，计算出其回收率为98.13%~104.74%。在验证该传感器准确性的同时，也展示了其优越的稳定和灵敏性。与其他油菜素内酯的检测方法相比，本研究中开发的免疫传感器有更加出色的分析性能。除此之外，在对小麦叶片的油菜素内酯的原位检测中，传感器也表现出了极佳的实际应用潜力。
［结论］本研究首次研制了用于原位检测油菜素内酯的电化学免疫传感器，不仅为原位检测植物叶片中的油菜素内酯提供了良好的电化学平台，同时在精准农业中具有巨大的应用潜力。
关键词： 油菜素内酯；原位检测；电化学；金纳米颗粒；免疫传感器
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文章图片
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Fig. 1 Schematic illustration of the fabrication process of the electrochemical immunosensor for brassinolide
Fig. 2 SEM and EDS images of immunosensor
Fig. 3 High-resolution XPS spectra of Mxene@PDA showing the chemical composition and bonding structures
Fig. 5 The optimization of preparation conditions of brassinolide immunosensor (Error bar=SD; n=3)
Fig. 6 Performance testing of immunosensors
Fig. 7 Stability testing of immunosensors
通讯作者简介
李爱学 研究员
李爱学，北京市农林科学院智能装备中心研究员，主要从事农业传感器、生物仪器开发等方面的研究工作。先后主持/参与国家自然科学基金项目、北京市自然科学基金项目、国家重大仪器专项、北京市农林科学院创新能力建设和人才培养项目、国家十四五重点研发计划项目，广东省重点研发计划等项目等。近年来以第一或通讯作者在《Nanoenergy》《 Journal of Materials Chemistry A Small》《Nanoscale》《 Biosens》《Bioelectron》等重要国际学术刊物上发表SCI 论文30余篇。授权国家发明专利10余项。
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